Doppler echocardiographic findings in tissue engineered aortic valve in a sheep model


1 Department of Internal Medicine, faculty of veterinary medicine, University of Tehran, Tehran-Iran.

2 Department of Internal medicine, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran

3 Department of Surgery and Radiology, faculty of veterinary medicine, University of Tehran, Tehran-Iran.

4 Department of Internal Medicine, Faculty of veterinary medicine, University of Tehran, Tehran, Iran

5 Department of Food Hygiene and Quality Control, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran

6 Department of Biology, Payame Noor University, Iran.


Background: Heart valve diseases are considered a common disease in human and animals, and valve replacement is an option for treatment of valvular diseases. Objectives: In this study efficacy of a tissue engineered valve in thoracic aorta was evaluated with transthoracic echocardiography. Methods: This study was undertaken on 6 male sheep. Echocardiography was performed on all sheep 24 hours before surgery and repeated  24 hours (D1), 2 weeks (W2) and 4 weeks (W4) after surgery. Right parasternal long axis view of left ventricular outflow tract (LVOT) was used to assess hemodynamic across new valve. Results: Velocity time integral (VTI) significantly decreased from 18.98±2.88 before surgery to 12.55±2.48 one day after surgery (D1) (p<0.05). Mean Velocity (Vmean) decreased significantly from 52.56±12.01 to 39.72±12.30 at D1 (p<0.05). But maximum velocity (Vmax) was constant during study. There was not any statistical difference between mean Pressure gradient (Pgmean) or maximum pressure gradient (Pgmax) in comparison with pre-surgery and D1, W2 and W4. At D1, W2 and W4, time to peak (TTP) differed significantly from previous time. Conclusions: Our results demonstrated that this tissue engineered aortic valve (TEAV) could change some hemodynamic parameters, but heart could compensate some of them. Valve movement remained normal but the major complication was aneurism which seems to be the result of poor scaffold.


Article Title [Persian]

یافته های اکوکاردیوگرافی داپلر پس از کارگذاری دریچه آئورت مهندسی بافت شده، در آئورت پیوند شده در آئورت توراسیک مدل گوسفندی

Authors [Persian]

  • محمدرضا مخبردزفولی 1
  • حمید توانایی منش 2
  • محمدمهدی دهقان 3
  • فرزاد حیاتی 3
  • سیروس صادقیان چالشتری 4
  • حسام الدین اکبرین 5
  • پویا پورنقی 6
1 ) گروه بیماریهای داخلی، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 ) گروه بیماریهای داخلی، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 گروه جراحی و رادیولوژی، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
4 گروه بیماری های داخلی، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران
5 گروه بهداشت و کنترل مواد غذایی، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
6 گروه زیست شناسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
Abstract [Persian]

زمینه مطالعه: بیماری‌های دریچه از معمول‌ترین مشکلات قلبی هستند و پیوند دریچه گزینه اصلی درمان در موارد پیشرفته به حساب می‌آید. هدف: در این مطالعه از دریچه مهندسی بافت شده در آئورت توراسیک استفاده شد و کارایی آن با هدف ارزیابی خواص مکانیکی دریچه‌ها با اکوکاردیوگرافی ارزیابی شدند. روش کار: این مطالعه بر روی شش رأس گوسفند نر انجام شد. اکوکاردیوگرافی در همه گوسفندان 24 ساعت قبل از جراحی پیوند دریچه، 24 ساعت بعد (D1)، دو هفته بعد (W2) و چهار هفته بعد (W4) از جراحی انجام شد. از نمای طولی بطن چپ در سمت راست بدن برای ارزیابی وضعیت همودینامیک در طول دریچه آئورت استفاده شد. نتایج: انتگرال زمان سرعت (VTI) از 88/2±98/18 پیش از جراحی به 48/2±55/12 یک روز پس از جراحی رسید که تفاوت معناداری را نشان داد. سرعت میانگین هم در روز اول کاهش معناداری نسبت به پیش از جراحی نشان داد. ولی حداکثر سرعت در طول مطالعه ثابت باقی ماند. در هیچ زمانی گرادیان فشار تفاوت معناداری را نشان نداد. نتیجه‌گیری‌نهایی: نتایج مطالعه حاضر نشان داد که دریچه مهندسی شده در این مطالعه بعضی از فاکتورهای همودینامیک خون را تغییر داد ولی حرکت دریچه طبیعی طبیعی بود و عارضه معمول پس از استفاده از این دریچه آنوریسم بود که علت آن اسکافولد ضعیف دریچه بود.

Keywords [Persian]

  • اکوکاردیوگرافی
  • قلب
  • همودینامیک
  • مهندسی بافت
  • دریچه
Bach, D.S. (2010) Echo/Doppler evaluation of hemodynamics after aortic valve replacement: principles of interrogation and evaluation of high gradients. JACC Cardiovasc Imaging. 3: 296-304.
Bermejo, J. (2005) The effects of hypertension on aortic valve stenosis. Heart. 91: 280-282.
Bonow, R.O., Carabello, B.A., Chatterjee, K., de Leon, A.C., Jr,Faxon, D.P., Freed, M.D., Gaasch, W.H., Lytle, B.W., Nishimura, R.A., O’Gara, P.T., O’Rourke, R.A., Otto, C.M., Shah, P.M., Shanewise, J.S., Smith, S.C.Jr, Jacobs, A.K., Adams, C.D., Anderson, J.L., Antman, E.M., Fuster, V., Halperin, J.L., Hiratzka, L.F., Hunt, S.A., Lytle, B.W., Nishimura, R., Page, R.L., Riegel, B. (2006) ACC/AHA 2006 guidelines for the management of valvular heart disease: a report of the American College of Cardiology/American heart association task force on practice guidelines (writing committee to develop guidelines for the management of patients with valvular heart disease). J Am Coll Cardiol. 48: e1-e148.
Cebotari, S., Mertsching, H., Kallenbach, K., Kostin, S., Repin, O., Batrinac, A., Kleczka C, Ciubotaru, A., Haverich, A. (2002) Construction of autologous human heart valves based on an acellular allograft matrix. Circulation. 106: I-63-I-68.
Corti, R., Binggeli, C., Turina, M., Jenni, R., Lüscher, T.F., Turina, J. (2001) Predictors of long-term survival after valve replacement for chronic aortic regurgitation Is M-mode echocardiography sufficient?. Eur Heart J. 22: 866-873.
Darke,  P.G.G. (1992) Doppler echocardiography. J Small Anim Pract. 33: 104-112.
Elkins, R.C., Dawson, P.E., Goldstein, S., Walsh, S.P., Black, K.S. (2001) Decellularized human valve allografts. Ann Thorac Surg. 71: S428-S432.
Evangelista, A., García del Castillo, H., González-Alujas, T., Brotons, C., García-Dorado, D., Soler-Soler, J. (1996) Normal values of valvular flow velocities determined by Doppler echocardiography: relations with heart rate and age. Rev Esp Cardiol. 49: 189-195.
Fioretti, P., Roelandt, J., Sclavo, M., Domenicucci, S., Haalebos, M., Bos, E., Hugenholtz, P.G. (1985) Postoperative regression of left ventricular dimensions in aortic insufficiency: a long-term echocardiographic study. J Am Coll Cardiol. 5: 856-861.
Gaasch, W.H., Carroll, J.D., Levine, H.J., Criscitiello, M.G. (1983) Chronic aortic regurgitation: prognostic value of left ventricular endsystolic dimension and end-diastolic radius/thickness ratio. J Am Coll Cardiol. 1: 775-782.
Hatle, L. (1985) Doppler ultrasound in cardiology. Physical Principles And Clinical Applications. (2nd ed.) Lippincott Williams and Wilkins. Philadelphia, USA.
Hoerstrup, S.P., Sodian, R., Daebritz, S., Wang, J., Bacha, E.A., Martin, D.P., Moran, A.M., Guleserian, K.J., Sperling, J.S., Kaushal, S., Vacanti, J.P., Schoen, F.J., Mayer, J.E. (2000) Functional living trileaflet heart valves grown in vitro. Circulation. 102: III44-49.
Little, S.H., Chan, K.L., Burwash, I.G. (2007) Impact of blood pressure on the doppler echocardiographic assessment of severity of aortic stenosis. Heart. 93: 848-855.
Parnell, A., Swanevelder, J., (2009) High transvalvular pressure gradients on intraoperative transesophageal echocardiography after aortic valve replacement: what does it mean?. HSR Proc Intensive Care Cardiovasc Anesth, 1: 7-18.
Pees, C., Glagau, E., Hauser, J., Michel-Behnke, I. (2013) Reference values of aortic flow velocity integral in 1193 healthy infants, children, and adolescents to quickly estimate cardiac stroke volume. Pediatr Cardiol. 34: 1194-1200.
Quiñones, M.A., Otto, C.M., Stoddard, M., Waggoner, A., Zoghbi, W.A. (2002) Recommendations for quantification of doppler echocardiography: a report from the doppler quantification task force of the nomenclature and standards committee of the American Society of Echocardiography. J Am Soc Echocardiogr. 15: 167-184.
Rahimtoola, S.H. (1978) The problem of valve prosthesis-patient mismatch. Circulation. 58: 20-24.
Sadoshima, J., Koyanagi, S., Sugimachi, M., Hirooka, Y., Takeshita, A. (1992) Evaluation of the severity of mitral regurgitation by transesophageal Doppler flow echocardiography. Am Heart J. 123: 1245-51.
Steinhoff, G., Stock, U., Karim, N., Mertsching, H., Timke, A., Meliss, R.R., Pethig, K., Haverich, A., Bader, A. (2000) Tissue engineering of pulmonary heart valves on allogenic acellular matrix conduits: in vivo restoration of valve tissue. Circulation. 102: III 50-III 55.
Tobias, P., Frank, A.F. (2010) Echocardiographic follow-up after heart valve replacement. Heart. 96: 75-85.